有色金属旋压技术研究现状

有色金属旋压技术研究现状（精选2篇）

1.有色金属旋压技术研究现状 篇一

金属矿山土壤重金属污染现状及修复技术展望

介绍了我国部分地区日益发达的金属矿业造成的土壤重金属污染状况,分析了重金属污染的主要来源及危害,推荐和评述了物理、化学、物理化学、生物等土壤重金属修复技术及其特点,指出了金属矿山土壤重金属污染目前尚存在的`问题及相关修复技术今后的发展方向.

作 者：陈桂荣 曾向东 黎巍 袁艳梅 周圆圆  作者单位：昆明理工大学环境科学与工程学院,云南,昆明,650093 刊 名：矿产保护与利用  ISTIC英文刊名：CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES 年，卷(期)： “”(2) 分类号：X53 关键词：重金属污染   修复技术   土壤   金属矿山  

2.有色金属旋压技术研究现状 篇二

金属旋压成形技术, 是指借助旋轮或杆棒等工具, 在某个方向上给予工件一定的压力, 工件的受力点随着旋轮等工具的旋转由点到线、由线到面, 从而使金属材料产生连续的局部塑性变形, 并沿着特定方向流动而成形为某一形状的技术[1]。滚珠旋压是在普通旋压成形技术的基础上进行了改进, 采用滚珠代替旋轮或杆棒, 属于多点局部成形, 所需力学载荷小且对称、成形时变形区小且稳定, 所得旋压件力学性能好、尺寸精度高、材料利用率高, 产品成本低, 且设备轻便, 所需工装简单, 现已成为筒形件、蝶形件等薄壁回转体零件成形的首选工艺[2,3]。

2 滚珠旋压成形概述

2.1 滚珠旋压成形的原理与工装

金属滚珠旋压成形的原理是:利用滚珠对坯料的滚动摩擦力, 使得金属材料发生塑性变形。在滚珠的压力作用下, 金属坯料沿着流动阻力较小的轴向和径向同时发生变形流动[4], 在此过程中, 坯料体积保持不变, 进行壁厚减薄和轴向拉长的塑性变形, 逐点将坯料加工成所需的空心回转体制件。

图1给出了一种滚珠旋压成形的工装, 该工装由两部分组成, 一部分是旋转部件, 另一部分是轴向运动部件。旋转部件主要包括支承管、支承圈、圆锥模环和滚珠;轴向运动部件主要包括芯模和工件坯料。旋转部件通过车床主轴的旋转来带动, 芯模安装在车床尾顶上, 与工件坯料一起沿着轴向运动。调节滚珠与芯模间隙来设定减薄率, 从而成形出各种壁厚和直径的工件。

1.工件2.支承管3.支承圈4.圆锥模环5.滚珠6.芯模

2.2 滚珠旋压成形的工艺参数

影响滚珠旋压成形的主要工艺参数为旋压方式、减薄率、进给比、滚珠工作角等。

(1) 旋压方式。旋压方式分为反向旋压和正向旋压两种。反向旋压是指坯料的流动方向与滚珠的运动方向相反, 采用这种旋压方式时金属容易产生堆积, 使旋压件表面起鳞;正向旋压是指坯料的流动方向与滚珠的运动方向相同, 若采用正旋方式, 金属向坯料尚未成形的自由端流动时受到的阻力较小, 因此金属不会产生堆积, 纵向失稳的可能性也较小, 所得制件直径精度优于反向旋压。但是正旋方式所得管材长度受芯轴限制[6]。

(2) 减薄率。在滚珠旋压成形过程中工件的变形程度用壁厚减薄率来表征。减薄率影响到旋压力的大小、旋压的效率以及旋压精度的好坏。

一般情况下, 随着减薄率的增大, 金属在轴向流动的阻力增大, 当减薄率过大时, 金属轴向流动非常困难, 就会沿周向堆积, 产生隆起, 进而在零件上形成喇叭口现象;当减薄率过小时, 所需的旋压力较小, 变形效率低。具体采用多大的减薄率, 还需要在实际生产中不断摸索。

(3) 进给比。进给比是指芯模每旋转一周, 滚珠沿工件母线的进给量。选取合适的旋压进给比对提高工件质量和生产效率非常有利。进给比不能太小, 否则材料会发生弹性变形, 使得坯料存在夹层。进给比的增大会提高生产效率, 但过大的进给比会降低工件的表面质量[7,8]。所以在保证工件质量的前提下, 尽量取大的进给比。

(4) 滚珠工作角。滚珠工作角α是用来反映滚珠直径与坯料减薄量之间的关系, 滚珠直径D与工作角α之间的关系可以表示为[9]:D=2 (t0-t) / (1-cosα)

其中, t0为工件初始壁厚值, t为变形后壁厚值, t0-t即为工件的减薄量。由上式可知, 如果减薄量为一恒定值, 滚珠直径D只与工作角α有关。

如果滚珠工作角选择得太小, 其压入坯料的深度很小, 外层坯料被旋透, 而内层坯料仅发生较小的塑性变形, 甚至是没有发生塑性变形, 导致坯料内外层的塑性变形不均匀。如果滚珠工作角太大, 其压入毛坯和零件过渡区的深度会过深, 工件壁厚将会偏离正旋率, 从而形成粗糙的锉齿形表面。因此选择合适的滚珠工作角对旋压成形至关重要。马文博等人[4]的研究表明, 大尺寸薄璧管材滚珠旋压成形时一般取α=16°-26°。

滚珠旋压工艺参数的选取是结合多年的经验积累, 进行大量的试验研究, 从而进行归纳总结, 获得一定的工艺参数范围, 再结合实际生产情况进行调试, 从而选取合理的工艺参数。

2.3 滚珠旋压成形工艺的特点

(1) 所需力学载荷小, 变形效率高。在滚珠旋压过程中, 滚珠与坯料之间是点接触, 接触面积较小, 单位压力较大, 因而所需力学载荷较小, 使得功率消耗大大降低, 变形效率大幅度提高。

(2) 滚珠旋压能制造出形状多样、尺寸各异的产品, 且制件力学性能高。传统的薄壁回转体零件多采用冲压成形, 与冲压成形技术相比, 滚珠旋压技术能够制造出形状多样、尺寸各异的产品。

在滚珠旋压过程中, 滚珠对坯料施加一定的压力后, 变形区中的金属晶粒将沿着滑移面错移, 滑移面中各滑移层的方向与变形方向一致, 因此, 金属纤维不会被破坏, 能够保持连续性和完整性, 从而使旋压制品的强度、硬度、抗拉强度和屈服极限都有所提高。

(3) 滚珠旋压制品表面光洁度高、尺寸精度高, 生产效率高。滚珠处于一个相对封闭的模腔中, 受外界的影响较小, 易于获得尺寸精度较高的成形件, 且滚珠数目较多, 制件表面光洁度和生产效率将大大提高。

(4) 滚珠旋压属于多点局部成形, 成形区相对来说较小且稳定, 能有效防止变薄旋压过程中工件的失稳问题。对于成形尺寸精度高的细长薄壁筒形件优势尤为明显。

(5) 工艺方法简单、容易掌握。

(6) 材料利用率高、产品成本低。

(7) 材质自检效果。在旋压过程中, 滚珠对坯料逐点施压, 使得坯料近似逐点变形, 其中夹渣、气泡、裂纹、砂眼等缺陷就很容易暴露出来。这样, 旋压过程也能起到对制件进行自动检验的作用。

(8) 工装简单, 设备轻便。

3 滚珠旋压成形技术国内外研究现状

1960年代初, 为了解决某些军工产品的成形问题, 部分军工科研院所率先开展旋压技术工艺和设备的研究, 并进行理论探讨和开发新工艺, 例如:北京有色金属研究总院、北京625所、中国兵器工业第55研究所、北京航空航天大学、西北工业大学、哈尔滨工业大学等。国外对旋压技术的研究起步较早, 很多国家特别是西班牙、美国、德国、意大利等, 旋压技术现已日臻完善, 在理论与工艺研究、设备设计与制造、旋压技术应用等方面都有很大的发展。例如, 美国旋压设备大型化, 工艺水平先进;德国设备种类齐全、标准化, 工艺系列化。

滚珠旋压技术作为旋压成形方法的一个分支, 已成为国内外学者研究的热点。文献[6]介绍了薄壁不锈钢管滚珠旋压成形试验过程, 通过制定合理的工艺过程和最佳的工艺参数, 成功旋制出壁厚0.2mm的薄壁不锈钢管。文献[10]开发出一种可以制造小直径薄壁管的滚珠旋压机。文献[11]介绍了应用滚珠旋压技术制造带有深度为0.2mm内微槽的薄壁钢管的工艺过程。文献[12, 13, 14]研究了带有纵向内筋的薄壁筒形件滚珠旋压成形技术, 分析工艺参数对内筋成形性的影响。文献[15]研究了滚珠旋压法成形薄壁筒形件时, 工艺参数的选取方法和大致范围。文献[16]研究了滚珠旋压过程中旋压力的计算方法。文献[17]利用Deform-3D有限元软件进行高温合金薄壁管滚珠旋压成形过程的数值模拟, 揭示了薄壁管缺陷产生的原因, 分析了不同工艺参数对管材表面波纹、端口喇叭口及扩径等缺陷的影响规律。

4 结语